KR20090049681A - Low temperature process for preparation of polyimide - Google Patents

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KR20090049681A KR1020070115871A KR20070115871A KR20090049681A KR 20090049681 A KR20090049681 A KR 20090049681A KR 1020070115871 A KR1020070115871 A KR 1020070115871A KR 20070115871 A KR20070115871 A KR 20070115871A KR 20090049681 A KR20090049681 A KR 20090049681A
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정현민
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임재필
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한국화학연구원
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Abstract

본 발명은 특정의 디아민 화합물 촉매하에서, 폴리아믹산을 이미드화 반응하여 폴리이미드 수지를 제조하는 방법으로, 상기 반응은 종래 200 ℃ 이상의 고온에서 뿐만 아니라 200 ℃ 이하의 저온에서도 이미드화 반응이 원활히 수행되고, 폴리이미드 내에 잔류하는 촉매량을 획기적으로 저하시키며, 분자량 저하 현상이 일어나지 않는 고품질의 폴리이미드 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for producing a polyimide resin by imidating a polyamic acid under a specific diamine compound catalyst, the reaction is smoothly performed not only at a high temperature of 200 ° C or more but also at a low temperature of 200 ° C or less. It is related with the method of manufacturing the high quality polyimide resin which significantly reduces the amount of catalyst which remains in a polyimide, and a molecular weight fall phenomenon does not occur.

폴리아믹산, 폴리이미드, 저온, 촉매, 디아민 Polyamic acid, polyimide, low temperature, catalyst, diamine

Description

저온 이미드화를 이용한 폴리이미드의 제조방법{Low temperature process for preparation of polyimide}Low temperature process for preparation of polyimide

본 발명은 특정의 디아민 화합물 촉매하에서, 폴리아믹산을 이미드화 반응하여 폴리이미드 수지를 제조하는 방법으로, 상기 반응은 종래 200 ℃ 이상의 고온에서 뿐만 아니라 200 ℃ 이하의 저온에서도 이미드화 반응이 원활히 수행되고, 폴리이미드 내에 잔류하는 촉매량을 획기적으로 저하시키며, 분자량 저하 현상이 일어나지 않는 고품질의 폴리이미드 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for producing a polyimide resin by imidating a polyamic acid under a specific diamine compound catalyst, the reaction is smoothly performed not only at a high temperature of 200 ° C or more but also at a low temperature of 200 ° C or less. It is related with the method of manufacturing the high quality polyimide resin which significantly reduces the amount of catalyst which remains in a polyimide, and a molecular weight fall phenomenon does not occur.

폴리이미드 수지는 전기, 전자 부품 및 기타 고내열 고분자의 용도 분야에 유용한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이다. 이들은 뛰어난 내열성, 기계적 특성, 전기적 특성, 열팽창성, 가공성, 광학 특성 등을 나타내어 회로판, 동박적층필름용 기질, 전기 절연 보호 필름, 다중층 회로용 절연 필름, 액정표시소자의 배향막 등을 포함하는 전기 및 전자 부품 분야와, 300 ℃ 이상의 고내열성을 요구하는 각종 부품에서 목적으로 하는 성능을 충족할 수 있는 고분자 소재 분야 등에서 널리 사 용되고 있다. Polyimide resins are super engineering plastics useful for applications in electrical, electronic components and other high heat resistant polymers. They exhibit excellent heat resistance, mechanical properties, electrical properties, thermal expandability, processability, optical properties, and the like, and include circuit boards, substrates for copper clad laminates, electrical insulation protective films, insulation films for multilayer circuits, and alignment films of liquid crystal display devices. And it is widely used in the field of electronic components and the field of polymer materials capable of meeting the desired performance in various components requiring high heat resistance of 300 ℃ or more.

일반적으로, 이러한 폴리이미드는 테트라카르복시산 이무수물과 디아민을 용매중에서 아미드기 연결로서 축합시킨 폴리아믹산을 전구체로 사용하여 이를 가열 탈수하여 이미드 고리를 형성시켜 만들거나, 탈수화제를 이용하여 화학적 탈수 방법에 의하여 탈수 및 고리화하는 것에 의해 얻어진다. Generally, such a polyimide is prepared by using a polyamic acid obtained by condensing tetracarboxylic dianhydride and diamine as an amide group linkage in a solvent as a precursor, followed by heat dehydration to form an imide ring, or chemical dehydration using a dehydrating agent. By dehydration and cyclization.

폴리이미드는 일반적으로 그 유리전이온도가 350 ℃ 이상으로 매우 높은 고유의 특성상 일단 이미드화에 의해 폴리아믹산으로부터 폴리이미드가 형성되면 유리전이온도 이상으로 가열하여 성형하기가 어려우며, 고온 성형 시 열이나 산화에 의해 그 물성이 저하되므로 폴리아믹산으로부터 폴리이미드 형성시 필름 등의 필요 성상으로 수지를 얻게 된다. In general, polyimide has a very high glass transition temperature of 350 ° C. or higher, and therefore, once polyimide is formed from polyamic acid by imidization, it is difficult to be formed by heating above the glass transition temperature. Since the physical properties are lowered by the resin, the resin is obtained in the necessary properties such as a film when forming a polyimide from the polyamic acid.

폴리아믹산으로부터 가열 방법에 의해 탈수 고리화시키는 과정은 일반적으로 300 ℃ ∼ 400 ℃ 의 고온을 필요로 하며 폴리이미드 형성 후 성형이 어려우므로 폴리이미드 박막 혹은 필름을 형성시키고자 하는 부품 소재 상에서 이미드화를 시행하게 된다. 일반적인 필름형태의 폴리이미드 수지를 제조할 때는 이러한 제조 온도의 제약이 에너지 소비나 제조 장치의 설계에 국한되지만 폴리이미드 수지 형성 부위가 고온 공정에 적합하지 않은 경우에는 폴리이미드 수지 형성 자체가 어려워지게 된다. 특히, 최근 들어 활발히 진행되고 있는 유기재료 전자소자 부품에 대해 층간 절연 소재 및 피복재로서의 적용 등에서는 폴리이미드의 형성 온도를 200 ℃ 이하로 낮추는 것이 요구되고 있다. The process of dehydrating cyclization from polyamic acid by heating method generally requires a high temperature of 300 ° C. to 400 ° C., and it is difficult to mold after polyimide formation. Therefore, imidation is performed on a part material to form a polyimide thin film or film. Done. When producing a polyimide resin in a general film form, the limitation of the manufacturing temperature is limited to the energy consumption or the design of the manufacturing apparatus, but when the polyimide resin forming site is not suitable for a high temperature process, polyimide resin formation itself becomes difficult. . In particular, in the case of application as an interlayer insulating material and a coating material to an organic material electronic device component which is actively progressed in recent years, it is required to lower the formation temperature of polyimide to 200 degrees C or less.

또한, 탈수제를 사용하여 화학적 방법에 의한 탈수 고리화를 통해 폴리이미 드를 형성하는 방법은 이러한 낮은 온도에서의 폴리이미드 형성을 가능케 하나 당량 이상의 탈수제의 사용과 당량 이상의 탈수 부산물의 생성, 그리고 완결되지 않은 이미드화에 의해 형성된 폴리이미드 수지의 물성 열화가 커진다. In addition, methods of forming polyimides through dehydration cyclization by chemical methods using dehydrating agents enable the formation of polyimides at such low temperatures, but the use of more than one equivalent of dehydrating agent and the generation of more than equivalent equivalents of dehydration byproduct Physical deterioration of the polyimide resin formed by imidation which does not occur becomes large.

이러한 탈수제와 함께 산 및 염기 등의 촉매를 첨가하여 이미드화를 수행하는 방법에 공지된 바 있다. 산 촉매로서는 p-하이드록시페닐아세트산(p-hydroxyphenylacetic acid)등과 같은 유기산을 사용하여 200 ℃ 이하의 저온에서 이미드화를 진행시켜 폴리이미드를 얻은 결과가 보고되고 있다[M. Oba, J. Polym. Science: Part A:Polymer Chemistry, 1996, 34, 651-658]. 또한, 염기 촉매를 이용한 저온 이미드화 조건 연구는 아민류를 이용한 반응에 대한 것들이 있는 바, 일반적으로 염기 촉매로는 트리에틸아민, 피리딘, 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄, (1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데-7-센(1,8-diazbicylco[5.4.0]undec-7-ene)등을 사용한 결과가 보고 되고 있다. 그러나, 트리에틸아민이나 피리딘과 같이 염기도가 낮은 경우는 당량 이상을 사용하고 200 ℃ 미만의 온도에서는 이미드화 가속 효과가 없는 결과를 보인다. It has been known in the art to perform imidization by adding catalysts such as acids and bases with such dehydrating agents. As the acid catalyst, p - hydroxyphenyl acetic acid (p -hydroxyphenylacetic acid) using an organic acid, such as have been reported as measured by the polyimide by imidization proceeds at a low temperature of less than 200 ℃ [M. Oba, J. Polym. Science: Part A: Polymer Chemistry , 1996 , 34 , 651-658. In addition, studies of low temperature imidization conditions using a base catalyst have been conducted for reactions using amines. Generally, base catalysts include triethylamine, pyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, (1 , 4-diazabicyclo [2.2.2] octane), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] unde-7-cene (1,8-diazbicylco [5.4.0] undec-7-ene) Is being reported. However, when the basicity is low, such as triethylamine or pyridine, an equivalent or more is used, and at a temperature below 200 ° C., there is no effect of accelerating imidization.

또한, 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄과 같은 친핵성이 높은 유기염기는 저온에서 이미드화 효과를 보인 결과가 보고되고 있다[M. Ueda, Chem . Lett . 2004, 33, 1156-1157]. 그러나, 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄은 이미드화 촉진면에서 효과를 보이나 폴리이미드 수지의 두께가 두꺼워져 10 ㎛ 이상으로 필름을 형성 시킬 때는 사용된 아민 촉매 대부분이 수지에 포집되어 잔류하는 문제를 나타낸다. 뿐만 아니라 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄, 1,8-디아자바이사이클 로[5.4.0]운데-7-센은 염기도가 일반 알킬 아민류에 비해 친핵성이 높은 아민으로서 폴리아믹산과 혼합에 의해 역반응을 촉진하여 폴리아믹산의 분자량을 낮아지게 하는 작용이 큰 문제가 있다.In addition, high nucleophilic organic base such as 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane has been reported to show imidization effect at low temperature [M. Ueda, Chem . Lett . 2004 , 33 , 1156-1157. However, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane is effective in promoting imidization, but when the thickness of polyimide resin becomes thicker to form a film with a thickness of 10 μm or more, most of the amine catalyst used is trapped in the resin. The problem remains. In addition, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] ound-7-cene are polyamic as nucleotides with higher nucleophilicity than general alkyl amines. The action of promoting reverse reaction by mixing with acid to lower the molecular weight of polyamic acid has a big problem.

본 발명은 고온 뿐만 아니라 200 ℃ 이하의 저온에서 이미드화 반응이 수행되어 폴리아믹산으로부터 폴리이미드 수지의 형성이 가능하며, 이미드화율이 높고, 수지에 잔류하는 부가적인 화합물이 없고 물성 유지가 가능한 폴리이미드를 제조하는 방법을 제시하고자 한다. The present invention is capable of forming a polyimide resin from a polyamic acid by performing an imidization reaction at a low temperature of 200 ° C. or lower, and having a high imidation ratio, no additional compound remaining in the resin, and a poly-resistable material. It is intended to present a method of making a mead.

이에, 이미드화 반응을 특정의 촉매 존재하에서 수행하고자 하는 바, 상기 촉매는 저온에서 이미드화를 촉진하기 위해서 이미드 고리의 형성에서 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응을 진행시킬 수 있고, 촉매가 폴리아믹산의 역반응을 나타내어 분자량을 감소시키는 문제를 나타내지 않으며, 폴리이미드 수지 제조 후 잔류하지 않아서 물성 저하를 초래하지 않는 것을 선택 사용한다. 그 결과, 본 발명은 두 아민기 사이에 적당한 탄소 골격을 갖는 3차 디아민 화합물 촉매하에 폴리아민산의 이미드화 반응을 수행하여 목적으로 하는 효과 달성이 가능한 폴리이미드를 제조하는 방법을 제시한다.Thus, the imidization reaction is to be carried out in the presence of a specific catalyst, the catalyst can proceed the reaction by lowering the activation energy required in the formation of the imide ring in order to promote imidization at low temperature, the catalyst of the polyamic acid It does not show a problem of reducing the molecular weight by showing a reverse reaction, and selects and uses that does not remain after the production of the polyimide resin, resulting in a decrease in physical properties. As a result, the present invention provides a method for producing a polyimide capable of achieving a desired effect by carrying out the imidization reaction of a polyamic acid under a tertiary diamine compound catalyst having a suitable carbon skeleton between two amine groups.

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 이미드화 반응용 촉매에 그 특징이 있다. The present invention is characterized by a catalyst for imidization reaction represented by the following formula (1).

Figure 112007081541381-PAT00001
Figure 112007081541381-PAT00001

상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다. 바람직하기로는, 상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기이고, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다.In Chemical Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , R <4> , R <5> and R <6> represent a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or a C1-C12 hydroxy alkyl group, respectively, and n is an integer of 0-4. Preferably, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 5 and R 6 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms. Roxy alkyl group is represented and n is an integer of 0-4.

또한, 본 발명은 폴리아믹산을 이미드화 반응하여 폴리이미드 수지를 제조하는 방법에 있어서, 상기 이미드화 반응용 촉매로 상기 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 사용하는 폴리이미드 수지의 제조방법에 또 다른 특징이 있다. In addition, the present invention is a method for producing a polyimide resin by imidization of a polyamic acid, further another method for producing a polyimide resin using a diamine compound represented by the formula (1) as the catalyst for the imidization reaction There is this.

본 발명은 폴리아믹산의 이미드화 반응 시 특정의 디아민 화합물을 촉매로 사용하여, 고온 뿐만 아니라 종래에 비해 현저히 낮은 온도, 구체적으로 200 ℃이하에서도 이미드화 반응의 수행이 가능하며, 제조된 폴리이미드 내에 촉매의 잔류 하지 않고, 폴리아믹산의 분자량 저하가 일어나지 않아서 고품질의 폴리이미드 수지를 얻는 것이 가능하여 다양한 분야에서 그 활용도가 기대된다. The present invention uses a specific diamine compound as a catalyst in the imidation reaction of polyamic acid, and enables the imidization reaction to be carried out not only at a high temperature but also at a significantly lower temperature than that of the prior art, specifically, 200 ° C or less. It is possible to obtain a high quality polyimide resin without remaining of the catalyst and without lowering the molecular weight of the polyamic acid, and its use is expected in various fields.

본 발명은 특정의 3가 디아민 화합물 촉매하에서, 폴리아믹산을 이미드화 반응을 수행하여 폴리이미드를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a polyimide by carrying out an imidation reaction of a polyamic acid under a specific trivalent diamine compound catalyst.

구체적으로, 본 발명은 종래의 고온 반응 대신에 200 ℃ 이하의 저온에서 이미드화 반응을 촉진하기 위해서 이미드 고리의 형성에서 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응을 진행시킬 수 있는 화합물을 고려한 바, 고리화 반응에서 1 단계로 아미드의 질소 원자가 친핵적으로 카르보닐 탄소를 공격하여 고리가 형성되는 단계와, 이 중간체에서 질소 원자에 결합된 수소원자가 해리하여 물로 탈수되는 2 단계로 구성되는 고리화 메카니즘을 구성하여 각 단계의 활성화 에너지를 추정한 것이다. 이로부터 고온 가열 조건의 이미드화에서는 질소 원자에 결합된 수소원자가 해리되어 물로 탈수되는 두 번째 단계가 반응속도결정 단계임을 확인하여 이 단계의 활성화 에너지를 감소시키는 효과적인 촉매적 방법을 제안한 것이다. Specifically, in order to promote the imidization reaction at a low temperature of 200 ° C. or lower, instead of the conventional high temperature reaction, the present invention considers a compound capable of lowering the activation energy required to form an imide ring to allow the reaction to proceed. In one step, the nitrogen atom of the amide nucleophilically attacks the carbonyl carbon to form a ring, and in this intermediate, a cyclization mechanism is composed of two steps in which the hydrogen atom bonded to the nitrogen atom dissociates and dehydrates with water. The activation energy of each step is estimated. From this, the imidization of high temperature heating conditions confirmed that the second step of dissociating hydrogen atoms bound to nitrogen atoms and dehydrating them into water was a reaction rate determination step, and proposed an effective catalytic method of reducing activation energy of this step.

질소에 결합된 수소원자를 양성자로 떼어내는 방법으로 염기성 촉매의 적용이 효과적이나, 폴리아믹산에 포함된 카르복시기는 산 기능기로 작용하여, 첨가되는 아민과 우선 반응하여 암모늄염을 형성할 것으로 추정되고 이러한 과정에서 질소원자로부터 수소원자를 떼어내는 적절한 촉매로서 두 개 이상의 아민기를 갖는 디아민 화합물 촉매의 적용을 제안한 것이다. 상기 두 아민기는 한쪽이 카르 복시기와 암모늄염을 형성하여 고착화 되어 있어도 다른 아민기가 염기로서 반응위치에서 작용할 수 있도록 유연한 탄소 골격으로 연결될 수 있어야 한다. The application of the basic catalyst is effective in removing hydrogen atoms bound to nitrogen as protons, but the carboxyl groups included in the polyamic acid act as an acid functional group, which is expected to first react with the added amine to form ammonium salts. It is proposed to apply a diamine compound catalyst having two or more amine groups as a suitable catalyst for removing hydrogen atoms from nitrogen atoms in. The two amine groups should be able to be linked to a flexible carbon skeleton so that the other amine groups can act at the reaction site as a base even if one forms a carboxyl group and an ammonium salt.

종래의 아민류를 적용한 촉매적 이미드화 방법에서는 통상적으로 모노아민류가 대부분 사용되었고 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄과 같은 디아민은 유연성이 없는 경직된 골격으로 이루어져 디아민으로서의 작용이 나타나기 어렵다. In the conventional catalytic imidization method using amines, monoamines are mostly used, and diamines such as 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane are composed of a rigid skeleton having no flexibility, and thus hardly appear as a diamine.

즉, 본 발명은 친핵성이 높지 않으나 디아민으로 구성되고 골격의 유연성으로 인해 이미드화의 반응 위치에서 두 아민기가 효과적으로 작용하여 저온에서도 탈수 고리화를 촉진하여, 폴리아믹산의 이미드화율을 높일 수 있는 특정의 촉매하에서 폴리아믹산의 이미드화 반응을 수행하여 폴리이미드를 제조하는 방법에 관한 것이다. That is, the present invention is not high nucleophilic but composed of diamine and due to the flexibility of the skeleton, the two amine groups effectively act at the reaction site of the imidization to promote dehydration cyclization at low temperature, thereby increasing the imidization rate of polyamic acid The present invention relates to a process for producing a polyimide by carrying out the imidation reaction of a polyamic acid under a specific catalyst.

본 발명에 따른 폴리이미드를 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the method for producing a polyimide according to the present invention in more detail as follows.

반응원료로 사용되는 폴리아믹산은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 테트라 카르복시산 이무수물과 디아민의 반응을 통해 제조되는 바, 일반적으로 고내열성과 기계적 특성이 우수한 폴리이미드를 얻기 위해서는 바람직하기로는 방향족 산 이무수물과 방향족 디아민을 사용하는 것이 좋다.The polyamic acid used as a reaction raw material is generally used in the art and is not particularly limited. However, the polyamic acid is prepared through the reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine, and is generally preferred to obtain a polyimide having excellent heat resistance and mechanical properties. Preferably, aromatic acid dianhydrides and aromatic diamines are used.

상기 테트라 카르복시산 이무수물은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 파이로멜리틱산 이무수물(pyromelitc dianhydride), 1,2,3,4-벤젠 테트라 카르복시산 이무수물, 벤조페논 테트라 카르복 시산 이무수물, 비스(디카르복시페닐에테르) 이무수물, 비스(디카르복시페닐설폰) 이무수물, 비스(디카르복시페닐설파이드) 이무수물, 비스(디카르복시페닐)프로판 이무수물, 비스(디카르복시페닐)헥사플루오르프로판 이무수물, 비페닐 테트라 카르복시산 이무수물, 나프탈렌 테트라 카르복시산 이무수물 및 이들의 불소치환 유도체 및 알킬치환 유도체 등이 단독 또는 2종 이상의 혼합물 사용할 수 있다. 이에 해당하는 지방족 탄소골격으로 연결된 산 이무수물은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 구체적으로 사이클로부탄 테트라 카르복시산 이무수물 단독 또는 2종 이상의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. The tetracarboxylic dianhydride is commonly used in the art, but is not particularly limited, and specifically, pyromelitc dianhydride, 1,2,3,4-benzene tetracarboxylic dianhydride, and benzophenone tetracarbide Carboxylic dianhydride, bis (dicarboxyphenylether) dianhydride, bis (dicarboxyphenylsulfone) dianhydride, bis (dicarboxyphenylsulfide) dianhydride, bis (dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (dicarboxyphenyl Hexafluoropropane dianhydride, biphenyl tetracarboxylic dianhydride, naphthalene tetra carboxylic dianhydride, fluorine-substituted derivatives and alkyl-substituted derivatives thereof and the like can be used alone or in combination of two or more thereof. Acid dianhydrides linked to the corresponding aliphatic carbon skeletons are generally used in the art, and specifically, may be used alone or in the form of a mixture of two or more cyclobutane tetracarboxylic dianhydrides.

상기 디아민으로서는 방향족 및 지방족 디아민이 사용될 수 있으며, 구체적으로 p-페닐렌 디아민, m-페닐렌 디아민, 디아미노 디페닐 에테르, 디아미노 디페닐 설폰, 디아미노 디페닐 설파이드, 디아미노 벤조페논, 비스(아미노페닐)프로판, 비스(아미노페닐)헥사플루오르프로판, 디아미노 비페닐, 디아미노 피리딘, 디아미노 나프탈렌, 및 이들의 불소 치환 유도체 및 알킬 치환 유도체 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.As the diamine, aromatic and aliphatic diamines may be used, and specifically, p -phenylene diamine, m -phenylene diamine, diamino diphenyl ether, diamino diphenyl sulfone, diamino diphenyl sulfide, diamino benzophenone, bis (Aminophenyl) propane, bis (aminophenyl) hexafluoropropane, diamino biphenyl, diamino pyridine, diamino naphthalene, and fluorine substituted derivatives and alkyl substituted derivatives thereof, or mixtures of two or more thereof may be used.

상기 산 이무수물과 디아민의 반응은 이들 반응물과 제조된 목적물인 폴리아믹산을 용해시킬수 있는 용매하에서 반응을 수행한다. 상기 용매는 당 분야에서 일반적으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 크레졸, 피리딘, 디메틸설폭사이드, γ-부티로락톤 등과 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있다. The reaction of the acid dianhydride and diamine is carried out under a solvent capable of dissolving these reactants and the polyamic acid, which is the desired product. The solvent is generally not particularly limited in the art, but specifically N, N -dimethylformamide, N, N -dimethylacetamide, N -methyl-2-pyrrolidone, cresol, pyridine, dimethyl sulfoxide, γ -Butyrolactone or the like and a mixed solvent thereof can be used.

이러한 용매는 농도가 1 ∼ 40 중량% 범위를 유지할 정도로 사이에서 선택되 도록 하며, 형성되는 폴리아믹산의 분자량 조절을 위해 온도와 농도를 선택하여 이용한다. 이때, 반응온도는 당 분야에서 일반적으로 수행되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, -20 ℃ ∼ 100 ℃ 범위에서 수행된다.These solvents are selected so as to maintain the concentration in the range of 1 to 40% by weight, and used to select the temperature and concentration to control the molecular weight of the polyamic acid formed. At this time, the reaction temperature is generally carried out in the art, but is not particularly limited, but is carried out in the range of -20 ℃ to 100 ℃.

상기 제조된 폴리아믹산은 용매를 제거하거나, 용매를 함유한 폴리아믹산 용액상으로 사용할 수 있다.The prepared polyamic acid may be used as a solvent or a polyamic acid solution containing a solvent.

다음으로, 상기 제조된 폴리아믹산을 이미드화 반응을 수행하여 폴리이미드 수지를 제조한다. 일반적으로 지지체 위에 폴리아믹산 용액을 도포하고 이미드화를 진행시켜 필름 형태의 폴리아미드 수지를 얻는 캐스팅법으로 수행하는 바, 이러한 캐스팅법은 일례이며, 본 발명이 이러한 캐스팅법에 한정되는 것은 아니다.Next, a polyimide resin is prepared by performing an imidization reaction of the polyamic acid prepared above. In general, a polyamic acid solution is applied on a support and subjected to imidization to perform a casting method of obtaining a polyamide resin in the form of a film. This casting method is an example, and the present invention is not limited to this casting method.

이때, 지지체는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 목적한 형태, 부품에 따라 제한은 없으며, 또한 형성되는 필름의 두께도 제한되지 않으나, 구체적으로 100 nm ∼ 500 ㎛ 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 상기 두께가 100 nm 미만이면 박막으로서의 작용이 어렵고, 500 ㎛을 초과하는 경우에는 균일한 필름 성형에 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. At this time, the support is generally used in the art, there is no limitation depending on the desired form and parts, and also the thickness of the film to be formed is not limited, but it is preferable to keep the range of 100 nm to 500 μm specifically. When the thickness is less than 100 nm, it is difficult to act as a thin film, and when it exceeds 500 µm, it is preferable to maintain the above range because problems occur in uniform film forming.

본 발명은 상기 이미드화 반응시 종래와 같이 고온 가열 없이 200 ℃ 이하의 저온의 조건하에서 이미드화가 충분히 진행될 수 있도록 다음 화학식 1로 표시되는 3가의 디아민 화합물을 촉매하에서 수행하는 것에 기술구성상의 특징이 있다.The present invention is characterized in that the technical configuration of the trihydric diamine compound represented by the following formula (1) under a catalyst so that the imidization proceeds sufficiently under the conditions of low temperature below 200 ℃ without high temperature heating as in the prior art have.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007081541381-PAT00002
Figure 112007081541381-PAT00002

상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다. 바람직하기로는 상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기이고, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다.In Chemical Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , R <4> , R <5> and R <6> represent a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or a C1-C12 hydroxy alkyl group, respectively, and n is an integer of 0-4. Preferably, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 5 and R 6 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a hydroxy having 1 to 12 carbon atoms. An alkyl group is represented and n is an integer of 0-4.

상기 촉매는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민, 및 N,N,N',N'-테트라메틸부틸렌디아민 등을 사용할 수 있다.The catalyst is generally used in the art and is not particularly limited, but specifically N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine, N, N, N', N' -tetramethylpropylenediamine, and N , N, N ', N' -tetramethylbutylenediamine and the like can be used.

상기와 같이 본 발명에서 촉매로 적용하는 디아민계 화합물은 두 아민기가 최소 탄소수 2이상으로 연결되고 유연한 탄소골격으로 연결되어 있는 것이다. 이러한 아민을 고안하여 적용하는 것은 상기 서술한 중간체에서 이미드고리를 완성할 때 양성자의 이동을 촉진할 수 있는 최적화된 구조로서 디아민을 이용하는 것에 착안된 것이다. 즉 디아민 화합물중 한 쪽 아민기는 카르복시기와 암모늄염을 형성하게 되고, 다른 쪽 아민기가 중간체의 질소 원자에 있는 수소원자를 양성자로 떼어내는 역할을 수행하여 이미드화 반응을 촉진하는 역할을 수행하도록 한다.As described above, the diamine-based compound applied as a catalyst in the present invention is two amine groups connected by at least 2 carbon atoms and connected by a flexible carbon skeleton. The design and application of such amines is based on the use of diamines as an optimized structure that can promote the transfer of protons when completing the imide ring in the above-described intermediate. That is, one amine group in the diamine compound forms an ammonium salt with a carboxyl group, and the other amine group serves to remove hydrogen atoms in the nitrogen atom of the intermediate with protons to promote imidization reaction.

이러한 디아민 촉매를 사용한 효과는 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민과 비슷한 염기도를 갖는 트리에틸아민과의 반응성을 비교해 보면 확연히 나타나는데 폴리아믹산 고형분에 대하여 10 중량% 사용한 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민은 200 ℃에서 30분 경과시키는 조건으로 이미드화율 100 %로 폴리이미드 수지를 형성시킨다. 반면에, 트리에틸아민은 당량 이상의 과량 사용에서도 72% 이미드화 수준을 보여 촉매로서의 효과가 거의 없는 점을 확인할 수 있다. 즉, 공간적으로 인접한 두 아민기의 공조 작용이 반응 촉진의 효과에 기여함을 알 수 있다. The effect of using the diamine catalyst is apparent when comparing the reactivity of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine with triethylamine having a similar basicity, using 10% by weight of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine forms a polyimide resin with the imidation ratio of 100% on the conditions passed for 30 minutes at 200 degreeC. On the other hand, triethylamine shows a 72% imidation level even when used in an excess amount of equivalent, thus confirming that there is little effect as a catalyst. That is, it can be seen that the coordination action of two spatially adjacent amine groups contributes to the effect of reaction promotion.

또한, 같은 디아민류로서 N,N'-디메틸피페라진과 같이 강직한 탄소 골격으로 연결된 경우에서는 이러한 디아민 촉매로서의 활성이 나타나지 않음을 보였는데 이는 두 아민기가 중간체에서 적절한 위치에 놓여서 염기로서 작용할 수 있도록 하는 것이 중요함을 나타내고, 두 아민기가 유연한 탄소골격으로 연결되어 작용하는 것이 핵심임을 알 수 있게 한다. In addition, when the same diamines were connected with a rigid carbon skeleton such as N, N' -dimethylpiperazine, the diamine catalyst was not found to be active. This is because the two amine groups can be placed in the intermediate to act as a base. It is important to note that the two amine groups are linked by a flexible carbon backbone, which makes it important to work.

본 발명의 디아민 화합물 중 특히, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민은 각각 120 ℃, 145 ℃의 비점을 갖는 액상의 촉매로서 이러한 성질은 폴리이미드 수지 형성 후 필름에 잔류하는 촉매를 완전히 제거하는데 큰 장점을 나타낸다. 종래에 이미드화 촉매로서 사용이 제시된 바 있는 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄, 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데-7-센 등은 화합물 재체의 높은 비점으로 인해 폴리이미드 수지 형성 후 필름 내부에 잔류량이 많아지는 문제점을 갖게 된다. Among the diamine compounds of the present invention, in particular, N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine, N, N, N', N' -tetramethylpropylenediamine are each a liquid phase having a boiling point of 120 ° C and 145 ° C, respectively. This property as a catalyst shows a great advantage in completely removing the catalyst remaining in the film after polyimide resin formation. 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] unde-7-cene and the like, which have been suggested to be used as imidization catalysts in the past, have high boiling points of compound materials. Due to this, there is a problem that the residual amount increases in the film after forming the polyimide resin.

뿐만 아니라, 본 발명의 디아민 화합물은 염기도와 친핵성이 높지 않은 상태 임에도 원활히 촉매작용을 수행하는 바, 종래의 비교적 저온(구체적으로 200 ℃)에서 이미드화 효율이 높은 결과를 보이는 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄, 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데-7-센은 각각 구조에서 기인한 높은 친핵성을 나타내어 폴리아믹산의 역반응을 촉진하게 되므로 산 무수물과 아민으로의 해리를 촉진하게 된다. 이러한 작용으로 폴리아믹산의 분자량을 낮추게 되고 목적으로 하는 분자량 범위를 갖는 폴리이미드 수지를 제조하는 데 그 문제점으로 작용하게 된다. In addition, the diamine compound of the present invention performs a catalysis smoothly even in a state where the basicity and nucleophilicity are not high. Thus, 1,4-diabetes exhibiting high imidization efficiency at a relatively low temperature (specifically, 200 ° C.). Javaicyclo [2.2.2] octane and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] unde-7-cene exhibit high nucleophilicity attributable to their structure, thus promoting the reverse reaction of polyamic acid. Will promote dissociation. This action lowers the molecular weight of the polyamic acid and acts as a problem in producing a polyimide resin having a desired molecular weight range.

이외에도, 실제 제조 공정상에서도 아민 촉매를 폴리아믹산 용액에 첨가하여 보관하기가 곤란해지므로 제조 공정에서 폴리아믹산 용액의 지지체 상에 도포할 때 바로 첨가하여 용해시켜 사용해야하는 공정상의 문제를 일으킨다. In addition, since the amine catalyst is difficult to be added to and stored in the polyamic acid solution even in the actual manufacturing process, it causes a process problem that must be added and dissolved immediately upon application to the support of the polyamic acid solution in the manufacturing process.

본 발명의 촉매는 비교적 온화한 디아민 화합물로 폴리아믹산의 분해 작용이 거의 나타나지 않으면서도 충분한 이미드화 효율을 보이는 장점을 지니며, 이러한 특성은 실제 폴리이미드 수지 제조 공정에서 폴리아믹산 용액에 아민 촉매를 미리 첨가 용해시켜 보관하면서 폴리이미드 필름 제조 공정에 사용할 수 있는 장점을 갖는다. The catalyst of the present invention is a relatively mild diamine compound and has the advantage of showing sufficient imidization efficiency with little degradation of the polyamic acid, and this characteristic is pre-added with the amine catalyst to the polyamic acid solution in the actual polyimide resin manufacturing process. It has the advantage that it can be used in the polyimide film manufacturing process while dissolving and storing.

이러한 디아민 촉매는 폴리아믹산 고형분에 대하여 1 ∼ 200 중량% 범위, 바람직하기로는 1 ∼ 100 중량%, 보다 바람직하기로는 5 ∼ 10 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 사용량이 1 중량% 미만이면 이미드화 반응 속도가 현저히 떨어져 촉매로서의 효과가 미미하고, 200 중량%를 초과하는 과량으로 사용하는 경우에는 더 이상의 향상된 효과 발현이 없으므로 경제적이지 못하므로 상기 범위를 유지 하는 것이 바람직하다.Such a diamine catalyst can be used in the range of 1 to 200% by weight, preferably 1 to 100% by weight, more preferably 5 to 10% by weight, based on the polyamic acid solids. If the amount used is less than 1% by weight, the imidization reaction rate is remarkably low, and thus the effect as a catalyst is insignificant, and when used in excess of 200% by weight, there is no further improved effect, so it is not economical, thus maintaining the above range. It is preferable.

상기 이미드화 반응은 종래의 200 ℃ 이상 고온의 범위 뿐만 아니라 200 ℃ 이하의 저온 범위에서도 수행이 가능한 바, 구체적으로 100 ∼ 400 ℃의 넓은 온도 범위에서 수행할 수 있다. 즉, 종래에 반응이 수행되지 않던 100 ∼ 200 ℃ 범위의 저온에서도 목적으로 하는 고품질의 폴리이미드 수지 제조가 가능한 바, 바람지하기로는 160 ℃ 이상에서 수행하는 것이 잔류 용매 및 촉매의 양을 최소화하기에 좋다.The imidization reaction can be performed in a low temperature range of 200 ° C. or lower as well as a conventional high temperature range of 200 ° C. or higher, and specifically, may be performed in a wide temperature range of 100 ° C. to 400 ° C. In other words, it is possible to produce a high-quality polyimide resin of interest even at a low temperature in the range of 100 ~ 200 ℃ where the reaction was not carried out conventionally, preferably at 160 ℃ or more to minimize the amount of residual solvent and catalyst Good for

상기 반응온도가 100 ℃ 미만이면 반응에서 탈수되는 물의 제거가 원활하지 않아 필름에 미세 기공을 형성하는 등의 품질이 저하가 나타나며, 400 ℃를 초과하는 경우에는 폴리이미드 수지의 산화와 분해가 나타나기 시작하므로 수지의 물성 저하를 가져올 수 있는 바 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.If the reaction temperature is less than 100 ℃, the removal of water dehydrated in the reaction is not smooth, such as the formation of fine pores in the film is deteriorated, and if it exceeds 400 ℃, the oxidation and decomposition of the polyimide resin begins to appear. Therefore, it is preferable to maintain the above range because the physical properties of the resin may be reduced.

이러한 온도는 상온에서 수행하여 단계별로 승온 시켜 가열하는 것이 제조된 폴리이미드 수지의 물성을 향상시킬 수 있는 바, 일례로 캐스팅법인 경우에는 본 발명에 따른 디아민 화합물을 용해시킨 폴리아믹산을 지지체 위에 도포하여 약 60 ℃에서 30분, 약 100 ℃에서 30분, 200 ℃로 승온하여 30분 등으로 단계별로 가열하여 폴리이미드 수지를 제조하는 것이 바람직하다. This temperature is carried out at room temperature to be heated step by step to improve the physical properties of the produced polyimide resin bar, for example, in the case of the casting method by applying a polyamic acid dissolved in the diamine compound according to the present invention on a support It is preferable to prepare a polyimide resin by heating at about 60 ° C. for 30 minutes, at about 100 ° C. for 30 minutes, and at 200 ° C., and heating stepwise for 30 minutes and the like.

본 발명에 따라 특정의 디아민 화합물을 반응촉매로 사용하여 이미드화 반응을 수행하면, 이미드화율이 95 ∼ 100 %이고, 폴리이미드 수지 내의 잔류 촉매량이 0 ∼ 10 중량% 이다. When the imidation reaction is carried out using a specific diamine compound according to the present invention as a reaction catalyst, the imidation ratio is 95 to 100%, and the amount of residual catalyst in the polyimide resin is 0 to 10% by weight.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1Example 1

4,4'-옥시디아닐린 30 g을 반응기에 넣고 디메틸아세트아미드를 564 g 넣고 교반하였다. 이후에 반응기 온도를 0 ℃로 하고 피로멜리틱산 이무수물 32.7 g을 첨가하고 1시간 교반하여 반응시켰다. 다음으로 상온으로 온도를 올려 4시간 교반하며 반응을 진행하여 폴리아믹산 용액을 제조하였다. 30 g of 4,4'-oxydianiline was added to the reactor, and 564 g of dimethylacetamide was added thereto and stirred. Thereafter, the reactor temperature was set at 0 ° C., and 32.7 g of pyromellitic dianhydride was added and stirred for 1 hour to react. Next, the reaction mixture was heated to room temperature for 4 hours to prepare a polyamic acid solution.

상기에서 제조된 폴리아믹산 용액에, 상기 폴리아믹산 용액에 대하여 N,N-디메틸아세트아미드 5 중량%를 넣어 희석시키고 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민을 6 g(폴리아믹산 고형분에 대하여 10 중량%) 첨가하여 10분간 교반하였다. 이후에 상기에서 제조된 용액을 유리 지지체 위에 700 ㎛ 두께로 필름 어플리케이터를 이용하여 도포하고 가열 오븐에 넣었다. 다음으로 60 ℃에서 30분, 100 ℃에서 30분, 200 ℃에서 30분간 단계별로 경과시켜 폴리이미드 수지를 제조하였다. To the polyamic acid solution prepared above, 5% by weight of N, N- dimethylacetamide was diluted with respect to the polyamic acid solution, and 6 g of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine (polyamic acid solid content). 10 wt%), and stirred for 10 minutes. The solution prepared above was then applied on a glass support with a film applicator to a thickness of 700 μm and placed in a heating oven. Next, a polyimide resin was prepared by passing stepwise at 60 ° C. for 30 minutes, 100 ° C. for 30 minutes, and 200 ° C. for 30 minutes.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy), and the results are shown in Table 1 below.

실시예 2 Example 2

상기 실시예 1와 동일하게 실시하되, 폴리아믹산 고형분에 대하여 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 5 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. A polyimide resin was prepared in the same manner as in Example 1, using 5 wt% of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine based on the polyamic acid solids.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

실시예 3 Example 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 대신에 폴리아믹산 고형분에 대하여 N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민 10 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. Example but 1 In the same manner as, N, N, N ', N' - tetramethylethylenediamine instead of the polyamic acid with respect to the solid content of N, N, N ', N ' in-tetramethyl propylene using the diamine 10% by weight To produce a polyimide resin.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

비교예 1 Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 대신에 폴리아믹산 고형분에 대하여 트리에틸아민 10 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. In the same manner as in Example 1 , polyimide resin was prepared using 10% by weight of triethylamine based on polyamic acid solids instead of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인 하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The polyimide film prepared above was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

비교예 2 Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 대신에 폴리아믹산 고형분에 대하여 트리에틸아민 100 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. In the same manner as in Example 1 , polyimide resin was prepared using 100% by weight of triethylamine based on the polyamic acid solids instead of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy), and the results are shown in Table 1 below.

비교예 3 Comparative Example 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 대신에 폴리아믹산 고형분에 대하여 1,4-디메틸피페라진 10 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. In the same manner as in Example 1 , polyimide resin was prepared using 10% by weight of 1,4-dimethylpiperazine based on polyamic acid solids instead of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine. .

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

비교예 4 Comparative Example 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 대 신에 폴리아믹산 고형분에 대하여 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄 10 중량%를 사용하여 폴리이미드 수지를 제조하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out, except that 10 wt% of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane was used based on the polyamic acid solid instead of N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine. To produce a polyimide resin.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

비교예Comparative example 5  5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민를 사용하지 않는 무촉매 조건에서 반응을 수행하여 폴리이미드 수지를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine was carried out under a catalyst-free condition to prepare a polyimide resin.

상기 제조된 폴리이미드 필름은 IR을 이용하여 이미드화율을 측정하였고, TGA-Mass(Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy)로 잔류 촉매량을 확인하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The prepared polyimide film was measured for imidization using IR, and the residual catalyst amount was confirmed by TGA-Mass (Thermo-gravimetric analysis-mass spectroscopy). The results are shown in Table 1 below.

구분division 촉매 종류 및 사용량 (중량%1))Catalyst type and amount used (wt% 1) ) 반응온도 (℃)Reaction temperature (℃) 이미드화율 (%)Imidization Rate (%) 잔류 촉매량 (중량%2))Residual Catalyst Amount (wt% 2) ) 실시예 1Example 1 N,N,N'N'-테트라메틸에틸렌디아민 (10) N, N, N'N' -tetramethylethylenediamine (10) 200200 100100 00 실시예 2Example 2 N,N,N'N'-테트라메틸에틸렌디아민 (5) N, N, N'N' -tetramethylethylenediamine (5) 200200 9696 00 실시예 3Example 3 N,N,N'N'-테트라메틸프로필렌디아민 (10) N, N, N'N' -tetramethylpropylenediamine (10) 200200 9595 00 비교예 1Comparative Example 1 트리에틸아민 (10)Triethylamine (10) 200200 7272 00 비교예 2Comparative Example 2 트리에틸아민 (100)Triethylamine (100) 200200 8080 00 비교예 3Comparative Example 3 1,4-디메틸피페라진 (10)1,4-dimethylpiperazine (10) 200200 8181 77 비교예 4Comparative Example 4 1,4-디아자바이사이클로[2,2,2]옥탄 (10)1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane (10) 200200 100100 88 비교예 5Comparative Example 5 -- 200200 7070 -- 1) : 폴리아믹산 고형분에 대한 중량%임. 2) : 제조된 폴리이미드 총량 중에 함유된 잔류 촉매의 중량% 1):% by weight of polyamic acid solids. 2):% by weight of residual catalyst contained in the total amount of polyimide produced

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 특정의 3가 디아민 화합물을 촉매를 사용하여 폴리아믹산의 이미드화 반응을 200 ℃ 이하의 저온에서 수행한 결과, 이미드화율이 95 %이상으로 완결되면서 잔류하는 촉매가 없는 상태의 폴리이미드 수지가 제조된다는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the imidization reaction of the polyamic acid at a low temperature of 200 ° C. or lower using a specific trivalent diamine compound according to the present invention using a catalyst results in completion of the imidization ratio of 95% or more. It was confirmed that a polyimide resin in a state without a residual catalyst was produced.

구체적으로, 실시예 1, 2 및 3은 촉매로 사용된 디아민 화합물은 적당한 거리의 유연한 탄소 골격으로 연결된 두 아민기가 효과적으로 작용하여 이미드화가 효과적으로 진행된 것이라 볼 수 있다. 이러한 디아민 화합물은 비슷한 아민 염기의 성질을 보이는 트리에틸아민을 적용한 비교예 1 및 2의 결과와 비교해 보면 확연히 촉매로서의 효과의 우수성을 확인할 수 있다. 즉, 트리에틸아민을 사용한 이미드화 반응에서는 촉매를 사용하지 않은 비교예 5와의 결과와 비교해 볼 때 이미드화 개선의 효과가 매우 미약하고, 그 사용량을 크게 늘린 비교예 2의 결과에서도 개선 정도가 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. Specifically, Examples 1, 2 and 3 can be seen that the diamine compound used as a catalyst is effective in the imidization of the two amine groups effectively connected by a flexible carbon skeleton of an appropriate distance. This diamine compound can clearly confirm the superiority of the effect as a catalyst when compared with the results of Comparative Examples 1 and 2 applying triethylamine showing similar properties of the amine base. In other words, in the imidization reaction using triethylamine, the effect of imidization improvement is very weak compared with the result of Comparative Example 5 without using a catalyst, and the degree of improvement is very good even in the result of Comparative Example 2, which greatly increased the amount of its use. You can see that it is low.

이와 같은 결과로, 본 발명과 같이 인접한 두 아민기를 포함하는 디아민 화합물 촉매가 폴리아믹산의 이미드화 반응에 매우 효과적이라는 것을 확인할 수 있다. As a result, it can be confirmed that the diamine compound catalyst including two adjacent amine groups as in the present invention is very effective for the imidization reaction of polyamic acid.

또한, 본 발명에서 적용한 디아민 화합물 촉매에서도 두 아민기가 두 개의 탄소골격으로 연결된 실시예 1의 경우가 3개의 탄소골격으로 연결된 실시예 3의 결과보다 조금 더 우수한 결과를 보이는데 이것은 두 아민기의 미세한 위치 조절이 이미드화를 효과적으로 진행시키는데 중요함을 보여준다. 이러한 효과는 비교예 3에서 예시한 1,4-디메틸피페라진을 사용한 결과에서 확연히 나타난다. 즉 디아민 화합물이지만 두 아민기가 강직한 탄소골격으로 연결되어 반응 중간체에서 적절히 작용하지 못하는 경우에는 디아민 촉매로서의 효과가 없는 결과를 알 수 있다. 비교예 4에서는 촉매로서의 작용이 우수하여 이미드화를 완결시키는 경우에도 촉매 잔류량이 매우 많아지는 문제점을 갖는 결과를 보여주는 바, 이는 저온의 이미드화 반응조건에서 촉매가 충분히 기화되지 못하고 폴리이미드 필름에 포집되는 결과이다. 반면, 본 발명에서 제시한 디아민 촉매들은 실시예 1 ∼ 3을 통해 확인할 수 있듯이 낮은 비점으로 인해 잔류되지 않고 저온에서도 쉽게 제거될 수 있는 특성을 나타내었다. In addition, in the diamine compound catalyst applied in the present invention, Example 1, in which two amine groups were connected by two carbon skeletons, showed slightly better results than Example 3, in which three carbon skeletons were used. It shows that regulation is important for effectively proceeding imidization. This effect is apparent in the results using the 1,4-dimethylpiperazine exemplified in Comparative Example 3. In other words, when the diamine compound but two amine groups are connected by a rigid carbon skeleton and do not function properly in the reaction intermediate, it can be seen that there is no effect as a diamine catalyst. Comparative Example 4 shows a result of having a problem that the catalyst residual amount is very high even when the imidization is completed because of its excellent function as a catalyst, which is not sufficiently vaporized in the low temperature imidization reaction conditions and is trapped in the polyimide film. Is the result. On the other hand, the diamine catalysts presented in the present invention showed characteristics that can be easily removed even at low temperatures without remaining due to the low boiling point as can be confirmed through Examples 1 to 3.

Claims (10)

다음 화학식 1로 표시되는 이미드화 반응용 촉매 : Catalyst for imidation reaction represented by the following formula (1): [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007081541381-PAT00003
Figure 112007081541381-PAT00003
상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다.In Chemical Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , R <4> , R <5> and R <6> represent a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or a C1-C12 hydroxy alkyl group, respectively, and n is an integer of 0-4.
제 1 항에 있어서, 상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기이고, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수인 것을 특징으로 하는 촉매.According to claim 1, wherein R 1 , R 2 , R 3 And R 4 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 5 And R 6 each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a hydroxy alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 4; 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1은 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민 및 N,N,N',N'-테트라메틸부틸렌디아민 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 촉매.According to claim 1, Formula 1 is N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine, N, N, N', N' -tetramethylpropylenediamine and N, N, N ', N'- A catalyst, characterized in that selected from tetramethylbutylenediamine. 폴리아믹산을 이미드화 반응하여 폴리이미드 수지를 제조하는 방법에 있어서,In the method of producing a polyimide resin by imidating a polyamic acid, 상기 이미드화 반응용 촉매로 다음 화학식 1로 표시되는 디아민 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 수지의 제조방법 : Method for producing a polyimide resin, characterized in that using the diamine compound represented by the following formula (1) as the catalyst for the imidization reaction: [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007081541381-PAT00004
Figure 112007081541381-PAT00004
상기 화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기이고, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 페닐기, 또는 히드록시기를 포함하는 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수이다.In Formula 1, R 1 , R 2 , R 3, and R 4 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 5 and R 6 each include a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a hydroxyl group. An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is represented, and n is an integer of 0 to 4;
제 4 항에 있어서, 상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기이고, R5 및 R6은 각각 수소원자, 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 12의 히드록시 알킬기를 나타내며, n은 0 ∼ 4의 정수인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 4, wherein R 1 , R 2 , R 3 And R 4 are each an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R 5 And R 6 each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a hydroxy alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 4; 제 4 항에 있어서, 상기 디아민 화합물은 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민 및 N,N,N',N'-테트라메틸부틸렌디아민 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 제조방법.The diamine compound according to claim 4, wherein the diamine compound is N, N, N ', N' -tetramethylethylenediamine, N, N, N', N' -tetramethylpropylenediamine and N, N, N ', N'- Method of producing a tetramethylbutylenediamine. 제 4 항에 있어서, 상기 디아민 화합물은 폴리아믹산에 대하여 0.1 ∼ 200 중량% 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 4, wherein the diamine compound is used in the range of 0.1 to 200% by weight based on the polyamic acid. 제 4 항에 있어서, 상기 이미드화 반응은 100 ∼ 400 ℃ 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법. The method according to claim 4, wherein the imidization reaction is performed at a temperature in the range of 100 to 400 ° C. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 이미드화 반응은 100 ∼ 200 ℃ 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 4 or 8, wherein the imidization reaction is performed at a temperature in the range of 100 to 200 ° C. 제 4 항에 있어서, 상기 이미드화 반응은 이미드화율이 95 ∼ 100 %이고, 폴 리이미드 수지 내의 잔류 촉매량이 0 ∼ 10 중량%인 것을 특징으로 하는 제조방법. The production method according to claim 4, wherein the imidation reaction is in an imidization ratio of 95 to 100% and the amount of residual catalyst in the polyimide resin is 0 to 10% by weight.
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